2. 3. Характеристихи контакторів

Основними характеристиками контакторів є: тягова характеристика електромагніта; механічна характеристика; коефіцієнт повертання електромагнітної системи; контактне стискання; проміжок контактів; провал контактів.

2. 3. 1. Тягова характеристика електромагніта

Найважливішою характеристикою електромагніта є сила тяги. Якщо проміжок між якорем та осердям невеликий, то силу тяги можна визначити за формулою Максвела, Н:

, (2.1)

де Ф- магнітний потік в осерді Вб; S- переріз осердя, точніше полюса, якій взаємодіє з якорем, м²; - магнітна стала, .

Якщо переріз осердя та якоря однакові, то , де В-індукція, Тл. Отже:

. (2.2)

Питома сила тяги електромагніту:

. (2.3)

Отже, питома сила тяги пропорційна квадрату магнітної індукції. Максимальне значення індукції насичення сталі, яка застосовується для осердя: В_max = 1 Тл. Відповідно максимальна питома сила тяги електромагніта:

. (2.4)

В реальних конструкціях електромагнітів .

Часто застосовуються електромагніти, в яких проміжок між якорем та полюсом осердя співвідносні з реальними розмірами полюса. В цьому випадку сила тяги визначається формулою:

, (2.5)

де - розмір повітряного проміжку між полюсом осердя та якорем, м.

Питома сила тяги обернено пропорційна квадрату повітряного проміжку. Залежність сили тяги від проміжку називається тяговою характеристикою електромагніту.

При малих проміжках сила тяги максимальна. Зі збільшенням проміжку сила тяги різко зменьшується. Для промислових механізмів така характеристика непридатна. Тому в конструкціях електромагнітів застосовують спеціальні заходи для вирівнювання тягової характеристики, забезпечення сталої сили тяги.

2. 3. 2. Механічна характеристика

Механічна характеристика - це залежність моменту, який утворюється силами опору руху рухомої системи, від кута повороту якора електромагніту, тобто М_мех = f (α ). Цей момент утворюється силами поворотної (що відключає) і контактної пружин, масою неврівноважених частин, а також силами тертя. Статична тягова характеристика - це залежність величини тягового моменту електромагніту від кута обертання якора при незмінній величині прикладеної напруги на обмотці електромагніту, тобто М_ем = f (α ). Моменти всіх сил визначаються відносно осі повороту якора електромагніту. Типові для контактора механічна і тягові характеристики представлені на рис. 2. 3. Графік М_мех = f (α ) є ламаною лінією. На початку руху при α = α_торк (що відповідає найбільшому проміжку між якорем і осердям електромагніту) протидіючий момент М1 створюється зусиллям попереднього стискування поворотної пружини, силами тертя і силами тяжіння неврівноважених відносно вісі якоря мас рухомої системи. На ділянці від α_мах до α_торк момент поступово наростає до значення М₂ в результаті стискування поворотної пружини. При зіткненні рухомого контакту з нерухомим (при α = α_торк ) відбувається різке збільшення протидіючого моменту до величини М₃ із-за наявності попереднього початкового стискання контактної пружини. Величину зміни моменту М₃ - М₂ можна розрахувати як множення сили початкового контактного натиснення на відстань від точки прикладання цієї сили до осі повороту якоря. При подальшому повороті якоря до α =0 (що і відповідає торканню якоря з осердям електромагніту) момент зростає до значення М₄ за рахунок подальшого стискування контактної і поворотної пружин.

аторк

мах

аторк

амах

Рис. 2. 3 Тагова та механічна характеристики контакторів

Графік тягової характеристики Мем = f (α ) є повільною кривою, що різко зростає із зменшенням кута α. Кожному значенню прикладеної до обмотки електромагніту напруги відповідає певна тягова характеристика на графіку і навпаки.

Для повного включення контактора необхідно, щоб тягова характеристика розташовувалася на графіці вище механічної, тобто, щоб за любого значення α дотримувалася нерівність М_ем > М_мех . Контактор спрацьовує лише тоді коли при α_мах величина М_ем стає більше М_мех, і навпаки, якщо при α =0 значення М_ем стане менше М_мех, то контактор відключається. Зупинка рухомої системи контактора в проміжному положенні недопустима як при вмиканні, так і при відключенні.